CN102476566B - 用于自充气轮胎系统的轮胎 - Google Patents

Abstract

一种用于自充气轮胎系统的轮胎，包括形成在轮胎胎体壁内规定的径向位置处的环形空气管接收沟槽。沟槽具有接近开口和尺寸和轮廓设计为紧密接收环形空气泵管的初级内部沟槽室。沟槽的次级膨胀室与内部沟槽室连通，用于在轮胎运行期间可操作地接收压扁的空气泵管的延伸部分。通路位于沿环形空气管接收沟槽的规定的出口位置处，所述通路从沟槽延伸到轮胎胎体壁内的轴向内部终端端部，该轴向内部终端端部与轮胎内衬通过可移除的具有降低的截面厚度的壁分隔部而分开。

Description

用于自充气轮胎系统的轮胎

技术领域

本发明总地涉及自充气轮胎，且更特定地涉及构造用于自充气轮胎系统的轮胎。

背景技术

正常的空气扩散随时间流逝降低轮胎压力。轮胎的正常状态是在充气状态下。因此，驾驶员必须重复地操作以维持轮胎压力，否则将出现燃料经济性降低、轮胎寿命降低和车辆制动和操纵性能降低。已建议了轮胎压力监测系统以当轮胎压力明显低时警告驾驶员。然而，这样的系统依然依赖于当警告驾驶员将轮胎再充气到推荐的压力时由驾驶员采取补救措施。因此，希望的是将自充气部件合并到轮胎内，这将使轮胎自充气以便补偿轮胎压力随时间流逝的任何降低而无需驾驶员干预。

发明内容

在本发明的一个方面中，用于自充气轮胎系统的轮胎包括形成在胎体壁内处于规定的径向位置处的环形空气管接收沟槽。沟槽具有接近开口、尺寸和外形设计以紧密接收环形空气泵管的初级内部沟槽室。沟槽的次级膨胀室与内部沟槽室连通，用以在轮胎运行期间可操作地接收压扁的空气泵管的延伸部分。通路位于沿环形空气管接收沟槽的规定的出口位置处，所述通路从沟槽向着轮胎腔部分地延伸通过轮胎胎体壁。轮胎胎体壁内沿沟槽在出口位置处的通路的轴向内部终端端部通过截面厚度降低的壁屏障与轮胎腔分开。由通路代表的导向孔为壁厚的大约0.55至0.65倍，因此将终端端部放置在距轮胎内侧为标称壁厚的0.35至0.45倍处。壁屏障由可穿透的材料合成物形成，且厚度使得屏障在固化后穿孔操作中从其位置可移除，以此将通路从沟槽向轮胎腔打开。

在本发明的再另一个方面中，沟槽具有U形构造且通路从沟槽轴向向内地向轮胎腔延伸。通路构造为提供第一和第二轴向延伸的空气通道以接收定位在沟槽内的出口装置。

定义

轮胎的“高宽比”表示轮胎的断面高度（SH）与轮胎的断面宽度（SW）的比乘以100％以作为百分比来表达。

“不对称胎面”意味着具有关于轮胎的中心面或赤道平面EP不对称的胎面花纹的胎面。

“轴向”以及“轴向地”意味着平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈包布”是围绕轮胎胎圈外部放置的窄带形材料用以保护帘线帘布层防止磨损和被轮辋切割，并将挠曲分布在轮辋上方。

“周向”意味着垂直于轴向方向沿环形胎面表面的周长延伸的线或方向。

“赤道中心平面（CP）”意味着垂直于轮胎的旋转轴线并经过胎面中心的平面。

“印迹”意味着轮胎胎面在零速度及标准负载和压力下，与平坦表面的接地面积或接触面积。

“沟槽”意味着轮胎壁中的细长空隙区域，其可以周向地或侧向地围绕轮胎壁延伸。“沟槽宽”等于在其整个长度上的平均宽度。沟槽的尺寸设计为容纳如上所述的空气管。

“内侧面”意味着当轮胎安装在车轮且车轮安装于车辆上时最靠近车辆的轮胎侧面。

“侧向（lateral）”意味着轴向方向。

“侧向边缘”意味着在标准载荷和轮胎充气情况下测量的、与轴向最外侧的胎面接地面积或印迹相切的线，所述线平行于赤道中心平面。

“纯接触面积”意味着围绕胎面整个圆周的侧向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以侧向边缘之间整个胎面的总面积。

“非定向胎面”意味着如下胎面，其没有优选的前进行进方向也不要求定位在车辆上特定的车轮位置或多个车轮位置来保证胎面花纹与优选的行进方向对齐。相反地，定向胎面花纹具有需要具体车轮定位的优选的行进方向。

“外侧面”意味着当轮胎安装在车轮上且车轮安装于车辆上时最远离车辆的轮胎侧面。

“蠕动的”意味着通过沿管状通道推动内含物（例如空气）的波状收缩进行的操作。

“径向”和“径向地”意味着径向地朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“肋”意味着胎面上圆周延伸的橡胶条，其由至少一个周向沟槽以及第二个这样的沟槽和侧向边缘中任一个限定，该条在侧向方向上未被全深度沟槽分开。

“花纹细缝”意味着模制到轮胎胎面元件中、细分胎面表面并改进牵引的小狭槽，细缝通常在宽度方向上窄并且在轮胎印迹内闭合，这与轮胎印迹中保持敞开的花纹沟相反。

“胎面元件”或“牵引元件”意味着由具有邻近沟槽的形状限定的肋或块状元件。

“胎面弧宽”意味着在胎面侧向边缘之间测量的胎面弧长度。

附图说明

本发明将通过示例且参考附图描述，各图为：

图1是轮胎、轮辋和蠕动管组件的分解等轴测视图。

图2是在轮胎侧壁内带有蠕动管组件的轮胎的侧视图。

图3是蠕动管组件的放大的透视图。

图4A是管组件的入口装置部件的透视图。

图4B是入口装置部件的以部分地假想的方式的透视图，图中示出了内部管位置和构造。

图4C是通过入口装置部件的横截面视图，以假想的方式示出了入口装置管状体。

图4D是沿线4D-4D截取的图4B的截面视图。

图4E是沿线4E-4E截取的图4C的截面视图。

图5A是管组件的出口装置部件的透视图。

图5B是沿图5A的线5B-5B截取的出口装置的截面视图。

图5C是出口装置的替代构造。

图6A是通过轮胎、轮辋和管组件的截面视图。

图6B是图6的标识出的区域的放大的截面视图，且示出了轮胎内的管组件的位置。

图7A是通过轮胎和轮辋组件的横截面视图，图中示出了出口装置的布置。

图7B是图7A的区域7B的放大视图。

图8A是示出了将出口装置插入通过轮胎的分解透视图。

图8B是示出了完全插入的出口装置的示意性视图。

具体实施方式

参考图1、图2和图3、图6B、图7A、图8A和图8B，轮胎组件10包括轮胎12、蠕动泵组件14和轮胎轮辋16。轮胎以常规方式安装到邻近外轮辋凸缘20的一对轮辋安装表面18。轮辋凸缘20具有径向面向外的表面22。轮胎12具有常规构造，具有从相对的胎圈区26延伸到胎冠或轮胎胎面区域28的一对侧壁24。轮胎和轮辋封闭了轮胎腔30。轮胎胎体通过一个或多个帘布层32加强，所述帘布层在胎圈区26内围绕胎圈芯34包绕。胎体帘布层32形成了反包36，所述反包36具有在胎圈芯34上方的径向外端。

参考图1、图7B、图8A和图8B，环形沟槽38定位在轮胎胎体12内的高挠曲区域内，以便实现蠕动泵组件的运行，如将解释的那样。沟槽38的定位优选地在胎圈区26中的侧壁24内处于轮辋凸缘20的上端上方的一个径向位置处，位于胎圈芯34的径向上方和帘布层反包端部36的径向上方。这样的位置提供了要求的挠曲特性以促动蠕动泵，同时避免了泵送机构和轮辋之间的接触。这样的位置也避开了帘布层反包端部。

沟槽38具有大体U形的截面轮廓，以包括：向侧壁外侧敞开的接近开口41；具有大体圆形横截面的初级沟槽室39，尺寸和形状设置为紧密接收蠕动泵管，如将解释的；以及围绕初级沟槽室的膨胀室40。膨胀室40大体上形成邻近初级沟槽室39的空间，其中蠕动泵管在逐渐由于滚动轮胎的挠曲而被压扁时在该空间内可膨胀。膨胀室40部分地位于初级沟槽室39的轴向内侧，如在图8A和图8B中示出。沟槽38在高挠曲位置处外接轮胎胎体且优选地在轮胎构造期间模制到轮胎内。

在沿沟槽38的出口装置接收位置处，沟槽模制为具有容许接收出口装置的横截面轮廓，如将解释的。在沿沟槽的出口装置接收位置处，沟槽模制为进一步包括指向轮胎腔的通路42，所述通路42从膨胀室40部分地向着轮胎腔30轴向向内延伸。通路42构造为提供一对平行分隔开的圆柱形通路部分42A、42B（在图8A和图8B中仅示出了42A）。在轮胎构造期间，通路部分42A、42B、沟槽室39、40模制在轮胎侧壁内在沟槽38内的希望的出口装置接收位置处。

如被模制的，通路部分42A、42B代表了引导路径且部分地从膨胀室40向着轮胎胎体12的轮胎腔30轴向向内延伸。通路部分延伸入侧壁内一个距离使得通过屏障壁44将通路部分的终端端部48轴向地与轮胎腔30分开，相对于沟槽38模制在其内的胎体壁，所述屏障壁44具有减小的截面厚度“D”。屏障壁44的厚度大致为胎体壁的厚度的百分之四十，通路部分42A和42B延伸通过胎体壁的大致百分之六十。在构造后的轮胎胎体中在沿沟槽38的特定的出口装置接收位置处，侧壁的屏障壁44位于部分42A和42B的终端端部48和内衬46之间。屏障壁44具有如轮胎侧壁的类似成分，即橡胶成分，减小截面的屏障壁44在构造后的过程中容易地可穿透且从轮胎胎体可移除。一旦屏障壁44从轮胎胎体移除，则通路部分42A和42B代表从室40轴向向内地向轮胎腔30敞开的贯通通道。

如从图1、图3、图4A至图4D、图5A至图5C、图8A和图8B中可见，蠕动泵组件14包括环形空气管50，所述空气管封闭了环形通路。管50由能够经受反复变形循环的弹性的挠性材料形成，例如由塑料或橡胶化合物形成，其中管在受到外力时变形为扁平的状态，且一旦去除外力就返回到横截面为大体圆形的原始状态。管的直径足以在轮胎运行期间运行地使足以用于轮胎12的自充气目的的空气量通过。管50和沟槽38兼容地定尺寸且构造，使得管50通过接近开口41插入且紧密地位于初级沟槽室39内。沟槽38内的管50放置在轮胎胎体12的高挠曲区域内，如前所述。

蠕动泵组件14进一步包括在环形空气管50的圆周内分隔开大致180度的入口装置位置54和出口装置位置52。具有细长体73的出口装置72位于出口位置52处，在所述细长体73中L形出口管84、86延伸且离开。体73优选地具有模制塑料构造且提供了在相对的上侧处的保持凸缘74、76，在凸缘74、76下方沿相对的细长侧的保持沟槽78，和圆柱形下体部分80。一对倒钩脊部82放置在体73的每端处邻近体沟槽。出口管84、86优选地由塑料或不锈钢材料制成，且具有从端部到端部延伸的轴向贯通的通路。管84、86容纳在出口装置体73的相对两端部内。如此定位，L形管84、86和其内的轴向通路从进入端部88、90延伸到排出端部92、94。管端部88、90直径上定尺寸为联接到环形空气管50的端部，同时端部92、94延伸且引导空气到轮胎腔30内。保持肋95可形成在管端部88、90、92和94的一些或全部内，以辅助将端部88、90与环形空气管50联接，且将端部92、94与轮胎腔30内的例如压力调节阀/装置的装置或设备联接（未示出）。如果需要或希望管84提供了用于使空气从环形管50通入轮胎腔30（方向性箭头96）内以及使空气从腔返回到管50且离开管50（方向性箭头98）的管道。

如通过图1、图3和图4A至图4D所示，入口装置54在与出口装置72相对的入口位置处连接到管50。入口装置54具有圆柱形管体56和延伸通过体56的一系列贯通穿孔或开口58，以允许环境空气通过体56进入轴向通路内（图4A至图4D）。围绕管体56的中间部分是由多孔材料形成的过滤器套管60，所述材料的密度允许空气通过但阻挡不希望的微粒通过。套管60形成为具有一对向外延伸的凸耳状突出部62、64；一对邻近各自凸耳状突出部的槽65；和一对在套管的相对两侧上的倒钩锁止脊部66，其与凸耳状突出部62、64一起限定了槽65锁止。围绕体56定位的套管过滤在方向61上通过套管且通过穿孔58进入体56内的输入空气流。管体56具有相对的两端部68、70，所述端部68、70向外伸出离开了套管60。端部68、70可设置有形成在外部的锁止倒钩或脊部以便于将端部接附到环形空气管50的自由端。管体56的直径大体等于空气管50的直径，使得管体56和空气管50可一列式地（in-line）配合在形成在轮胎侧壁内的环形沟槽38内。此外，围绕管体的打孔的套管体部分67由多孔的或泡沫过滤材料形成，使得部分67可被压缩到与管体56压配合到轮胎沟槽38内所需的程度。锁止倒钩脊部66在插入时接合轮胎沟槽38的侧面以便机械地将入口装置固定到轮胎沟槽内。如果需要可使用例如粘合剂的另外的连接手段，以将入口装置54固定到沟槽38内。图2图示了蠕动管组件14，所述蠕动管组件14包括接附到管50的入口装置54和出口装置52，被安装在轮胎胎体的沟槽38内。

入口过滤器套管67优选地由例如多孔薄膜的材料构成，所述材料使空气通过但阻挡流体进入到管体56内并从泵管50到那儿。不限制本发明地，合适的材料是聚四氟乙烯（PTFE）。过滤器套管67因此是自净的且能够使高体积的空气流入到管体56内。套管67进一步提供了对于体56的机械保护，且与管56和50一列式地定位。入口装置54可与入口端部68、70处的配件组装为单独的组件，以接附到管50。其结果是部件的最小化和更高的可靠性。

如在图8A和图8B以及图5A至图5C中所示，出口装置52与入口装置54相对地连接到空气管50。出口装置52的端部88、90以及入口装置54的端部68、70联接到空气管50的端部以形成图1和图3的组件14。入口装置端部和出口装置端部具有与管50大体上相同的直径尺寸以便于联接。在固化后操作中，组件14然后组装到轮胎12。轮胎12如上所述形成为具有模制沟槽38，包括室39、40和沿环形沟槽38位于出口装置位置处的局部通路42A、42B。组件14与轮胎12的沟槽38对齐，使得出口装置52与沟槽38的出口装置位置相对。然后，管50、入口装置54和出口装置52受压而插入到沟槽38中。入口装置多孔套管60被压缩，以便于受压插入。在完全插入的位置，管50位于沟槽38的初级沟槽室39中，且入口装置和出口装置沿沟槽38位于各自的入口装置位置和出口装置位置处。当倒钩脊部66和凸耳状突出部62、64抓住在它们之间的沟槽边缘时，入口装置54的轮廓构造在槽65内抓住限定沟槽38的边缘。如在图8A、图8B中示出，出口装置52的构造类似地在脊部82和保持凸缘74、76之间抓住限定沟槽38的边缘。

将注意到的是组件14接附到轮胎12发生在制造和固化后的穿孔过程中将模制屏障壁44从轮胎去除之后。一旦屏障壁44被去除，则装置52的腿84、86可通过初级沟槽室39、邻近的膨胀室40且通过双平行通路42A、42B伸出，以到达轮胎腔30。一旦完全插入，通路从管50通过出口管84、86的通路与轮胎腔30连通。管84、86的端部90、92可联接到轮胎腔内的压力调节机构（未示出），当腔压力落到预设水平之下时所述压力调节机构打开以允许空气流入到腔内（方向96），或如果压力超过推荐的水平则允许空气离开腔（方向98）。

如将从图2认识到，入口装置54和出口装置52定位在圆形空气管50内大体上分开180度。轮胎在运行模式中旋转，从而导致抵靠着轮胎接地表面形成的印迹。如在图7A中所示，压缩力被从印迹指向轮胎中且起作用以在轮胎旋转时使空气管50逐段地压得扁平。由逐段的压平管而导致的空气管50的延伸部分100被沟槽膨胀室40容纳，如在图7A中示出。图7A示出了管的膨胀部分100移动到沟槽50的膨胀室40内。管50的逐段变扁平将环境空气通过入口装置54吸入到空气管50内，空气被套管60过滤，且促使空气沿管通路向着且进入出口装置52。从出口装置，促使空气通过出口管84、86通过轮胎侧壁且进入轮胎腔30。主题类型的蠕动泵在2009年12月21日提交的共同待决的美国专利申请序列号 12/643176中被公开且描述，在此通过引用而将其合并。

泵组件14到轮胎12的固化后组装是在沟槽38（包括初级室38）、管膨胀室40和局部通路42A、42B内嵌模制（molded in）之后进行。此过程的优点是这样的组装要求最少的帘布层帘线被切割或没有帘布层帘线被切割。此外，可更好地保证管50和装置52、54的整体性。因此实现了均匀的管50的形状、位置和通道完整性，且导致不改变或减少在轮胎构造中使用的工厂生产能力。膨胀室40与沟槽38一起内嵌模制。通路部分42A和42B处于与泵管50在轮胎12内相同的径向位置。通过移除轮胎侧壁的屏障壁44使通路部分42A、42B向轮胎腔30敞开，这通过使用锥子或其他设备来钻孔或冲孔而实现。通路42A、42B尽可能深地内嵌模制作为引导路径，以便在轮胎制造期间不刺穿压力成型囊。优选的是屏障壁44定尺寸为使其截面厚度在胎体壁的厚度的35％至45％的范围内。

应注意的是部分通路42A和42B可被内嵌模制或钻孔。用于制造轮胎和蠕动泵组件的过程如下。

通过常规装置制造生轮胎胎体12使其具有轮胎腔30，所述轮胎腔30由轮胎内衬46、分别从第一和第二轮胎胎圈区域26延伸到轮胎胎面区域28的第一和第二侧壁24限定。

空气管接收沟槽38模制到生轮胎胎体内，处于生轮胎胎体壁内在规定的径向位置处，例如在胎圈区域壁27中。沟槽38模制为环形构造而具有单一的形状，包括接近开口41、初级内部沟槽室39和与内部沟槽室39相邻且连通的次级膨胀沟槽室40。膨胀沟槽室40操作地接收压扁平的空气泵管的延伸部分。

沟槽38提供了位于沿空气管接收沟槽38的规定的沟槽出口位置处的局部引导通路42A、42B。局部通路42A、42B从沟槽室40部分地通过轮胎胎体壁27向轮胎腔延伸且具有轴向内部末端端部92、94，它们与轮胎内衬通过可移除的轮胎胎体屏障44分开，所述轮胎胎体屏障44具有相对于轮胎胎体壁27减小的截面厚度。

生轮胎胎体被固化以形成固化的轮胎胎体；且轮胎胎体屏障44在固化后操作中被移除以形成在沟槽38的出口装置接收位置处从沟槽38到轮胎腔30的通孔。分开地，泵组件14被组装为包括空气管50；沿空气管定位的且具有用于允许空气进入空气管50的（一个或多个）入口开口58的入口装置54；和沿空气管与入口装置54相反地定位的出口装置52。

壁屏障44通过钻孔或冲孔被移除。出口通道管84、86在端部92、94处被加塞以防止污染物进入。将密封剂引入到沟槽38内。泵组件14插入到管接收沟槽38内，使得出口装置52在沟槽内在沟槽的规定的出口接收位置处对齐。出口通道管84、86从出口装置延伸通过由移除屏障44造成的通孔且延伸到轮胎腔30。

沟槽38内的密封剂被允许固化。如果想要次级密封剂或覆盖层，则轮胎和组件14可安装在轮辋上且将轮胎充气。然后次级覆盖件可施加在泵组件14上且被允许固化。轮胎然后被放气且从轮辋移除。

然后塞可从出口通道管84、86移除，且压力调节止回阀组件接附到出口装置的端部92、94。止回阀组件（未示出）操作为基于预设的期望的腔充气压力来调节流入和流出腔30的空气流。这样的调节器的类型可从调节器供应商处获得：例如位于Novi,Michigan的Emerson/ASCO Pneumatics，位于Southfield，Michigan的EATON公司，以及位于Otsego, Michigan的Parker公司。

将进一步认识到的是泵组件14构造为部件50、52和54的一列式构造。这样的构造提高了空气通过入口装置54进入管50、沿管50且进入出口装置52的进气效率。对于空气流动的结构阻碍得以避免，且如在图3中示出的不存在任何干涉的突出和结构阻碍的总的一列式环形组件相对容易地插入到沟槽38内。而且，入口装置54和出口装置52的壳体，以过滤套管60和体73的形式，包括保持脊部用以在沟槽38内在希望的各自入口和出口装置接收位置处接合并保持装置52、54。将进一步注意的是，套管60实现了多种功能性，即用作入口空气过滤器、对于入口开口58的覆盖以保护开口不受外源污染物影响、以及用于将入口装置54保持在沟槽38内的保持机构。类似地，沿空气管50定位的出口装置52是一列式的，出口装置提供了管状出口体73和与空气管成一列的轴向通路。体73容纳了L形管84、86，且起作用以将出口装置52维持在沟槽38内。通路42A、42B在如模制的构造中被封闭，但通过移除屏障44变得向轮胎腔敞开。因此，通路维持无污染物，直至在固化后组装过程中通过移除屏障44而敞开以接收管84、86。

考虑到在此提供的其描述，本发明中的变型是可能的。虽然特定的代表性实施例和细节已示出以用于说明本发明的目的，但对于本领域一般技术人员将显见的是可进行多种改变和修改而不偏离本发明的范围。因此，应理解的是可在所述的特定实施例中进行改变，所述改变将落入由所附权利要求所限定的本发明的全部想要范围内。

Claims (10)

1.一种用于自充气轮胎系统的轮胎，其特征在于包括：

（A）具有轮胎腔的轮胎胎体，所述轮胎腔由轮胎内衬、分别从第一和第二轮胎胎圈区域延伸到轮胎胎面区域的第一和第二侧壁限定；

（B）形成在轮胎胎体壁内的径向位置处的环形空气管接收沟槽，所述沟槽具有接近开口、初级内部沟槽室和与该内部沟槽室相邻且连通的次级膨胀沟槽室用以可操作地接收压扁的空气泵管延伸部分；

（C）位于沿环形空气管接收沟槽的出口位置处的局部通路装置，所述通路装置从沟槽部分地通过轮胎胎体壁向轮胎腔延伸且具有与轮胎内衬通过可移除的轮胎胎体屏障而分开的轴向内部终端端部，所述轮胎胎体屏障具有相对于轮胎胎体壁减小的截面厚度。

2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，沟槽的径向位置在轮胎胎体壁内在轮胎胎体的下部侧壁区域处。

3.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，在通路装置的终端端部和轮胎腔之间的可移除的轮胎胎体屏障的截面厚度在轮胎胎体壁的厚度的0.35至0.45倍的范围内。

4.根据权利要求3所述的轮胎，其特征在于，轮胎胎体屏障由可穿透的材料合成物形成在出口位置处。

5.根据权利要求4所述的轮胎，其特征在于，轮胎胎体处于固化后状态。

6.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，空气管接收沟槽具有大体上细长的U形截面构造，带有向轮胎胎体周围的环境空气敞开的接近开口、和构造为具有大体上迂回的截面构造的初级沟槽室。

7.根据权利要求6所述的轮胎，其特征在于，膨胀室至少部分地轴向内部地位于U形沟槽构造的弯曲区域处。

8.根据权利要求7所述的轮胎，其特征在于，通路装置在沟槽的出口位置处从膨胀室通过轮胎胎体壁向轮胎腔轴向向内延伸。

9.根据权利要求8所述的轮胎，其特征在于，通路装置包括间隔开的第一和第二轴向延伸的空气通道。

10.根据权利要求9所述的轮胎，其特征在于，第一和第二轴向延伸的空气通道大体上是圆柱形的且平行地延伸，且其特征在于，沟槽的径向位置在轮胎胎体壁内在轮胎胎体的下部侧壁区域处。